[發(fā)明專利]用于燃料電池的低流量控制方法和系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN109671964B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設計）人: 李圭一;鄭圣哲;閔丙昊
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04746
• 分類號: H01M8/04746
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;岳磊

一種用于燃料電池的低流量控制方法包括：確定燃料電池是否進入低流量控制模式；當確定燃料電池進入低流量控制模式時，將低流量控制操作劃分為多個低流量控制階段；以及根據低流量控制階段來控制燃料電池的發(fā)電量。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于燃料電池的低流量控制方法和系統(tǒng)，并且更具體地，涉及一種如果燃料電池的電流要求量較低，則控制燃料電池的發(fā)電的方法和系統(tǒng)。

背景技術

應用于燃料電池電動車輛的燃料電池系統(tǒng)包括：燃料電池組，用于通過反應氣體的電化學反應來生成電能；氫氣供應裝置，用于向燃料電池組供應用作燃料的氫氣；空氣供應裝置，用于向燃料電池組供應包括用作電化學反應所必需的氧化劑的氧氣的空氣；以及熱管理系統(tǒng)，將熱量(即，燃料電池組的電化學反應的副產物)排出到外部，以最佳地控制燃料電池組的操作溫度并且執(zhí)行水管理功能。

通常，燃料電池系統(tǒng)包括：燃料電池組，用于通過從氫氣與氧氣之間的電化學反應生成的電力來供電；以及高壓蓄電池，其可以利用由燃料電池組產生的電力進行充電，或者進行放電以向電動機供電。

圖1(相關技術)是示出在正常狀態(tài)下控制燃料電池的常規(guī)方法的流程圖。

參考圖1，燃料電池電動車輛通常根據加速器等的輸入來計算駕駛員要求的扭矩(步驟S110)，并且計算電動機所需功率(步驟S120)。可以通過從電動機所需電流中減去高壓蓄電池的輔助電流來計算燃料電池的電流要求量(步驟S130)。

由于電動機所需功率是通過將電動機所需電流乘以主總線端子的電壓而獲得的值，因此可以通過將電動機所需功率除以主總線端子的電壓來計算電動機所需電流。

特別地，由于高壓蓄電池的輔助電流是在假設高壓蓄電池放電以補充電動機所需功率的狀態(tài)下定義的，因此，在高壓蓄電池具有不足的荷電狀態(tài)(SOC)并且進行充電的狀態(tài)下，高壓蓄電池的輔助電流為負值，并且因此可以通過將高壓蓄電池的充電電流與電動機所需電流相加來計算燃料電池的電流要求量。

根據計算出的燃料電池的電流要求量，計算供應到燃料電池組的空氣的流量(步驟S140)。特別地，為了向燃料電池組供應計算出的空氣流量，可以向設置在向燃料電池組供應空氣的空氣供應管線上的鼓風機發(fā)出指令，使得控制鼓風機的RPM。

由此，根據供應到燃料電池組的空氣的流量來計算燃料電池組的可用功率(步驟S150)，并且通過將蓄電池的可用功率與燃料電池組的可用功率相加來計算電動機的可用功率(步驟S160)。

然而，如果由燃料電池組生成的燃料電池的電流要求量是指定水平以上，則恰當地執(zhí)行這種控制。如果燃料電池的電流要求量低于指定水平，則燃料電池組暴露于接近開路電壓(OCV)的高電壓，并且因此燃料電池組的耐久性可能降低，并且當鼓風機被控制為供應少量空氣時，發(fā)電的功耗增加，因此燃料效率可能降低。此外，沒有恰當地實現駕駛員要求扭矩，并且因此駕駛性能可能降低。

已經提供了以上描述以幫助理解本發(fā)明的背景，并且不應將其解釋為本領域技術人員已知的常規(guī)技術。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種通過在供應到燃料電池的空氣的低流量狀態(tài)下的最優(yōu)控制來控制空氣供應和功率分配的方法和系統(tǒng)。

根據本發(fā)明的方面，上述和其它目的可以通過提供一種用于燃料電池的低流量控制方法來實現，該方法包括：確定燃料電池是否進入低流量控制模式；當確定燃料電池進入低流量控制模式時，將低流量控制操作劃分為多個低流量控制階段；以及根據低流量控制階段來控制燃料電池的發(fā)電量。

確定燃料電池是否進入低流量控制模式可以包括計算燃料電池的電流要求量，并且如果計算出的燃料電池的電流要求量低于預定電流量，則可以確定燃料電池進入低流量控制模式。